WO2006024417A1 - Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines homogenen puder-luft-gemisches - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines homogenen puder-luft-gemisches Download PDF

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    • Y10T137/4891—With holder for solid, flaky or pulverized material to be dissolved or entrained

Definitions

  • the invention relates to a device for producing a homogeneous powder-air mixture having a pressure section and a suction section, wherein the two sections merge into one another in an outlet.
  • the invention also relates to a method for producing a homogeneous powder-air mixture.
  • EP 0 636 405 A2 discloses an apparatus in which a solid jet is mixed with gas and an intimate mixing of solid and air is attempted with the aid of a coaxially arranged lance. But such devices are very complex in construction and prone to operation.
  • the invention is therefore based on the object to provide a device for producing a homogeneous powder-air mixture, which is simple in construction and which ensures the production of a homogeneous mixture.
  • the pressure section opens in particular orthogonal in the suction section in the manner of an ejector and the suction section is open to the outside outwards.
  • an inhomogeneous powder-air premix is supplied under pressure to the device according to the invention, this mixture, which is supplied at a high flow rate, sucking in air from the suction section and mixing with this aspirated air in the further course.
  • the air is drawn in from the environment and does not have to be supplied separately.
  • the supply of previously prepared inhomogeneous powder-air mixture which, as already mentioned, has a high flow velocity, via a pressure line, which opens into the pressure section.
  • the pressure section In order to supply the inhomogeneous powder-air mixture as evenly as possible with the ambient air, the pressure section is completely surrounded by the suction section. As a result, the powder-air mixture uniformly and uniformly draws in air and therefore can mix evenly with the sucked air.
  • the pressure section according to the invention is enveloped by the suction section. In other words, the pressure section opens centrally into the suction section.
  • the suction section has a plurality of breakthroughs or suction openings open to the environment. These suction openings extend radially, are arranged radially around the pressure section and open into the environment. In a variant, the suction openings extend at an angle to the radius, whereby the effect is achieved that the sucked air is forced to a twist.
  • the suction openings are arranged distributed uniformly over the circumference of the pressure section.
  • a uniform mixing of the inhomogeneous powder-air mixture is additionally supported with the sucked ambient air.
  • the outlet has a cylindrical shape and is circular.
  • this outlet is the homogeneous powder-air mixture, which is supplied to the consumer, for example, a pollination system.
  • the outlet is not formed as a diffuser but has a constant cross-sectional size, so that the speed of the homogeneous powder-air mixture over the cross section is uniform.
  • An embodiment provides that in the suction section of the outlet of an upstream, an inhomogeneous powder-compressed air mixture producing mixer opens.
  • a mixture can be produced, for example, with a device according to DE 199 37 557 A1.
  • This mixture has the required flow velocity for the device according to the invention, so that sufficient ambient air can be sucked in via the suction section and this ambient air mixes with the premix by strong turbulence in the suction section and / or in the outlet.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by a method in which a pressurized inhomogeneous powder-air premix is injected into a suction section and thereby draws in ambient air and forms a homogeneous powder with this ambient air in the suction section and / or in an outlet. Mixed air mixture.
  • the ambient air is supplied to the inhomogeneous powder-air premixture orthogonal to its flow direction.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a device for
  • FIG. 2 shows a section II according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a device, generally designated 10, for producing a homogeneous powder-air mixture which is used, for example, in a dusting device for dusting printed paper sheets on a printing press.
  • a device for producing a homogeneous powder-air mixture which is used, for example, in a dusting device for dusting printed paper sheets on a printing press.
  • powder is conveyed from a storage container (not shown) via a metering device (not shown).
  • This powder falls into a funnel 14, which opens into a suction line 16.
  • the reference numeral 18 denotes a pipe connection, via which compressed air is supplied.
  • This pipe socket 18 opens into an annular distributor chamber 20, in which the compressed air is passed evenly into an annular space 22. In this annular space 22, the compressed air is deflected around the intake pipe 16 around down, so that a sheath jet is formed.
  • the intake pipe 16 opens, so that powder from the hopper 14 and the intake pipe 16 is entrained by the envelope jet.
  • This mixture of powder and air has a flow velocity, but is still inhomogeneous and is in a pressure section 24, in which it flows vertically downwards. In this case, it flows through a suction section 26, which radially surrounds the pressure section 24 and which is open radially to the outside via openings 28 (in total 4 openings). This can be clearly seen in FIG. Axial following the suction section 26 there is an outlet 30 which is circular-cylindrical.
  • the inhomogeneous powder-air premix flows under pressure into the pressure section 24 and sucks air from the environment into the suction section 26 via the openings 28.
  • a conically narrowing section 32 the inhomogeneous powder-air premix and the radially drawn in ambient air mix to a homogeneous powder-air mixture, which is blown through the outlet 30.
  • the powder core still present in the pressure section 24, which is surrounded by an enveloping jet of compressed air is dissolved and the powder is homogeneously mixed due to the addition of the radially incident suction air, so that a powder distribution which is homogeneous over the cross section prevails at the outlet of the outlet 30.
  • the entire device 10 is made of turned parts and axially plugged together and is axially clamped and held together by means of suitable clamping elements, such as screws or the like.

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Abstract

Beschreiben wird eine Vorrichtung (10) zum Erzeugen eines homogenen Puder-Luft-Gemisches mit einem Druckabschnitt (24) und einem Saugabschnitt (26), wobei die beiden Abschnitte in einem Auslass (30) ineinander übergehen, wobei der Druckabschnitt orthogonal in den Saugabschnitt nach Art eines Ejektors mündet und der Saugabschnitt nach außen zur Umgebung hin über die Durchbrüche (28) offen ist. Ausserdem wird ein Verfahren zum Erzeugen eines homogenen Puder-Luft-Gemisches offenbart.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ERZEUGEN EINES HOMOGENEN PUDER-LUFT-GEMISCHES
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines homogenen Puder-Luft-Gemisches mit einem Druckabschnitt und einem Saugabschnitt, wobei die beiden Abschnitte in einem Auslass ineinander übergehen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Erzeugen eines homogenen Puder-Luft- Gemisches .
Vorrichtung zum Vermischen von Puder und Luft sind hinreichend bekannt. Derartige Puder-Luft-Gemische werden unter anderem in der Druckindustrie zum Bestäuben von frisch bedruckten Bogen benötigt. Die DE 199 37 557 Al offenbart eine derartige Vorrichtung, bei der Puder und Luft vermischt werden. Das Puder-Luft-Gemisch, das mit dieser Vorrichtung erzeugt wird, ist jedoch noch nicht hinreichend homogen.
Es wurden andere Vorrichtungen vorgeschlagen, mit denen eine homogenere Mischung hergestellt werden soll. So zeigt z.B. die EP 0 636 405 A2 eine Vorrichtung, bei welcher ein Feststoffstrahl mit Gas vermischt wird und mit Hilfe einer koaxial angeordneten Lanze eine innige Vermischung von Feststoff und Luft versucht wird. Derartige Vorrichtungen sind aber im Aufbau sehr aufwändig und anfällig im Betrieb.
Aus der Dissertation „Untersuchungen zum Einfluss der Gutaufgabevorrichtung auf die Strömungsmechanik in Fallrohrreaktoren" der technischen Fakultät der Universität Erlangen-Nürnberg, Thilo Schiebe, 1997, Seiten 104 und 105, wird eine Vorrichtung beschrieben, in welche Primärluft, Fluidisierluft und Spaltluft sowie ein Feststoff eingegeben werden, welche innerhalb der Vorrichtung vermischt und das Gemisch in einem Fallrohr ausgegeben wird. Dieser Aufbau ist ebenfalls aufwändig, wobei die Fluidisierluft benötigt wird, um in einer Wirbelschicht den Feststoff aufzuwirbeln und mit der Spaltluft zu vermischen.
Aus der Schriftreihe des VDI-Verlags „Experimentelle und Theoretische Untersuchungen zur Berechnung der Kennlinien von gasbetriebenen Einphaseninjektoren und Gutaufgabeinjektoren", Düsseldorf, 1993, Seiten 48 und 49, 70 und 71, ist ein Einphaseninjektor beschrieben, in welchem zwei Gase miteinander vermischt werden. Der Treibstrahlmassenstrom wird in vier Teilströme aufgeteilt und dem Injektor zugeführt. Derartige Vorrichtungen sind für den industriellen Gebrauch ungeeignet, da sie einen zu komplizierten Aufbau besitzen und die Ausfallwahrscheinlichkeit zu groß ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines homogenen Puder-Luft-Gemisches bereit zu stellen, welches einfach aufgebaut ist und welches die Herstellung eines homogenen Gemisches gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Druckabschnitt insbesondere orthogonal in den Saugabschnitt nach Art eines Ejektors mündet und der Saugabschnitt nach außen zur Umgebung hin offen ist.
Über den Druckabschnitt wird der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein inhomogenes Puder-Luft-Vorgemisch unter Druck zugeführt, wobei dieses mit großer Strömungsgeschwindigkeit zugeführte Gemisch Luft aus dem Saugabschnitt ansaugt und sich im weiteren Verlauf mit dieser angesaugten Luft vermischt. Die Luft wird aus der Umgebung angesaugt und muss nicht extra zugeführt werden. Die Zufuhr des zuvor hergestellten inhomogenen Puder-Luft-Gemisches, das, wie bereits erwähnt, eine große Strömungsgeschwindigkeit aufweist, erfolgt über eine Druckleitung, die in den Druckabschnitt einmündet.
Um das inhomogene Puder-Luft-Gemisch möglichst gleichmäßig mit der Umgebungsluft zu versorgen, ist der Druckabschnitt vollständig vom Saugabschnitt umgeben. Dies führt dazu, dass das Puder-Luft-Gemisch gleichmäßig und gleichförmig Luft ansaugt und sich daher gleichmäßig mit der angesaugten Luft vermischen kann. Dabei ist der Druckabschnitt erfindungsgemäß vom Saugabschnitt umhüllt. Mit anderen Worten mündet der Druckabschnitt zentral in den Saugabschnitt ein.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Saugabschnitt mehrere zur Umgebung offene Durchbrüche oder Saugöffnungen auf. Diese Saugöffnungen erstrecken sich radial, sind strahlenförmig um den Druckabschnitt angeordnet und münden in die Umgebung aus. Bei einer Variante erstrecken sich die Saugöffnungen in einem Winkel zum Radius, wodurch der Effekt erzielt wird, dass der angesaugten Luft ein Drall aufgezwungen wird.
Vorteilhaft sind die Saugöffnungen gleichmäßig über den Umfang des Druckabschnitts verteilt angeordnet. Hierdurch wird zusätzlich eine gleichmäßige Vermischung des inhomogenen Puder-Luft-Gemisches mit der angesaugten Umgebungsluft unterstützt.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Auslass eine Zylinderform auf und ist kreisförmig ausgebildet. In diesem Auslass befindet sich das homogene Puder-Luft-Gemisch, welches dem Verbraucher, z.B. einer Bestäubungsanlage zugeführt wird. Um die Strömungsgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten, ist der Auslass nicht als Diffuser ausgebildet sondern besitzt eine gleichbleibende Querschnittsgröße, sodass auch die Geschwindigkeit des homogenen Puder-Luft- Gemisches über den Querschnitt gleichmäßig ist.
Eine Geschwindigkeitserhöhung erfolgt jedoch im Saugabschnitt, der sich in Strömungsrichtung konisch verjüngt. Dadurch werden hohe Saugkräfte erzeugt, sodass die mit hoher Geschwindigkeit radial einströmende Umgebungsluft sich innig mit dem inhomogenen Puder-Luft-Gemisch vermischt.
Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass in den Saugabschnitt der Auslass eines vorgeschalteten, ein inhomogenes Puder- Druckluft-Gemisch herstellenden Mischers einmündet. Ein derartiges Gemisch kann zum Beispiel mit einer Vorrichtung gemäß der DE 199 37 557 Al hergestellt werden. Dieses Gemisch besitzt die für die erfindungsgemäße Vorrichtung erforderliche Strömungsgeschwindigkeit, so dass genügend Umgebungsluft über den Saugabschnitt angesaugt werden kann und sich diese Umgebungsluft mit dem Vorgemisch durch starke Verwirbelung im Saugabschnitt und/oder im Auslass vermischt.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch mit einem Verfahren gelöst, bei dem ein unter Druck stehendes inhomogenes Puder- Luft-Vorgemisch in einen Saugabschnitt eingeblasen wird und dabei Umgebungsluft ansaugt und sich mit dieser Umgebungsluft im Saugabschnitt und/oder in einem Auslass zu einem homogenen Puder-Luft-Gemisch vermischt. Dabei wird die Umgebungsluft dem inhomogenen Puder-Luft-Vorgemisch orthogonal zu dessen Strömungsrichtung zugeführt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum
Erzeugen eines Puder-Luft-Gemisches; und
Figur 2 einen Schnitt II gemäß Figur 1.
In der Figur 1 ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Vorrichtung zum Erzeugen eines homogenen Puder-Luft-Gemisches dargestellt, die zum Beispiel in einer Bestäubungseinrichtung zum Bestäuben bedruckter Papierbogen an einer Druckmaschine verwendet wird. Dabei wird in Richtung des Pfeils 12 Puder aus einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter über einen (nicht dargestellten) Dosierer gefördert. Dieser Puder fällt in einen Trichter 14, der in eine Ansaugleitung 16 ausmündet. Mit dem Bezugszeichen 18 ist ein Leitungsstutzen bezeichnet, über welchen Druckluft zugeführt wird. Dieser Leitungsstutzen 18 mündet in einen ringförmigen Verteilerraum 20, in welchem die Druckluft gleichmäßig in einen Ringraum 22 geleitet wird. In diesem Ringraum 22 wird die Druckluft um die Ansaugleitung 16 herum nach unten umgelenkt, sodass ein Hüllstrahl gebildet wird. In diesen Hüllstrahl mündet die Ansaugleitung 16, sodass vom Hüllstrahl Puder aus dem Trichter 14 und der Ansaugleitung 16 mitgerissen wird.
Dieses Gemisch aus Puder und Luft besitzt eine Strömungsgeschwindigkeit, ist jedoch noch inhomogen und befindet sich in einem Druckabschnitt 24, in welchen es vertikal nach unten strömt. Dabei durchströmt es einen Saugabschnitt 26, der den Druckabschnitt 24 radial umgibt und der über Durchbrüche 28 (insgesamt 4 Durchbrüche) radial nach außen zur Umgebung hin offen ist. Dies ist deutlich in Figur 2 erkennbar. Axial im Anschluss an den Saugabschnitt 26 befindet sich ein Auslass 30, der kreiszylinderförmig ausgebildet ist.
Das inhomogenen Puder-Luft-Vorgemisch strömt unter Druck in den Druckabschnitt 24 ein und saugt über die Durchbrüche 28 Luft aus der Umgebung in den Saugabschnitt 26 an. In einem konisch sich verengenden Abschnitt 32 vermischen sich das inhomogene Puder-Luft-Vorgemisch und die radial angesaugte Umgebungsluft zu einem homogenen Puder-Luft-Gemisch, welches über den Auslass 30 ausgeblasen wird. Insbesondere wird der im Druckabschnitt 24 noch vorhandene Puderkern, der von einem Hüllstrahl aus Druckluft umgeben ist, aufgelöst und der Puder wird aufgrund der Zugabe der radial einschießenden Saugluft homogen vermischt, sodass am Ausgang des Auslasses 30 eine über den Querschnitt homogenen Puderverteilung vorherrscht.
Die gesamte Vorrichtung 10 ist aus Drehteilen hergestellt und axial zusammengesteckt und wird mittels geeigneter Spannelemente, zum Beispiel Schrauben oder dergleichen axial verspannt und zusammengehalten.
Da über die Durchbrüche 28 Luft aus der Umgebung angesaugt wird, wird der Anteil an vagabundierendem Puder in der Umgebungsluft verringert, wodurch der Verschmutzungsgrad der Druckmaschinen abnimmt. Selbstverständlich kann diesen Durchbrüchen 28 mittels geeigneter Schlauchleitungen auch besonders mit Puder verschmutzte Umgebungsluft zugeführt werden. Diese Umgebungsluft kann zum Beispiel aus dem Bereich, in dem sich die Bestäubungsdüsen befinden, abgesaugt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Erzeugen eines homogenen Puder- Luft-Gemisches mit einem Druckabschnitt (24) und einem Saugabschnitt (26), wobei die beiden Abschnitte (24, 26) in einem Auslass (30) ineinander übergehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabschnitt (24) insbesondere orthogonal in den Saugabschnitt (26) nach Art eines Ejektors mündet und der Saugabschnitt (26) nach außen zur Umgebung hin offen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Druckabschnitt (24) eine ein inhomogenes Puder-Luft-Vorgemisch führende Leitung (16) einmündet.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugabschnitt (26) Umgebungsluft führt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabschnitt (24) vollständig vom Saugabschnitt (26) umgeben ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabschnitt (24) vom Saugabschnitt (26) umhüllt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugabschnitt (26) mehrere zur Umgebung offene Saugöffnungen oder Durchbrüche (28) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Saugöffnungen oder Durchbrüche (28) gleichmäßig über den Umfang des Saugabschnitts (26) verteilt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese Saugöffnungen oder Durchbrüche (28) radial angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese Säugöffnungen oder Durchbrüche (28) eine Winkel zum Radius aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (30) zylinderförmig ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugabschnitt (26) sich in Strömungsrichtung konisch verjüngt.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Saugabschnitt (26) der Auslass eines vorgeschalteten ein Puder-Druckluft- Gemisch erzeugenden Mischers einmündet.
13. Verfahren zum Erzeugen eines homogenen Puder-Luft- Gemisches, bei dem ein unter Druck stehendes inhomogenes Puder-Luft-Vorgemisch in einen Saugabschnitt (26) eingeblasen und dabei Umgebungsluft ansaugt und sich mit dieser Umgebungsluft im Saugabschnitt (26) und/oder in einem Auslass (32) zu einem homogenen Puder-Luft- Vorgemisch vermischt.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsluft dem inhomogenen Puder-Luft-Vorgemisch orthogonal zu dessen Strömungsrichtung zugeführt wird.
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